【正文】 的折算 工作臺是移動部件 ,其移動質量折算到滾珠絲杠軸上的轉動慣量可按下式 (318) 式中 ,為絲杠導程 (cm)。 (4)最終選型結果 適合的滾珠絲杠的形式為 BSBR2510。絲杠的拉 /壓變形量。 (315) 式中 : 屈曲載荷 :安全系數(shù) () 說明容許軸向負載充分滿足使用條件 [5], [6]。通過安裝在末端上的伺服電機以及連接軸帶動滾珠絲杠 ,從而實現(xiàn)末端執(zhí)行機構的前后運動。 圖 36 手臂結構圖 設計計算 工業(yè)機器人的旋轉和上下移動采用了伺服電機驅動 ,下面表 34 就給出各種驅動方式的比較 ,以作為選取伺服電機作為驅動方式的依據(jù)。 本設計中手臂由滾珠絲杠驅動實現(xiàn)上下運動以及手抓前后運動 ,結構簡單 ,裝拆 方便 ,還設計有兩根導柱導向 ,以防止手臂在滾珠絲杠上轉動 ,確保手臂隨機座一起轉動。 (3)要設法減小機械間隙引起的運動誤差 ,提高運動的精確性和運動剛度。 (2)盡量減小手臂重量和相對其關節(jié)回轉軸的轉動慣量和偏重力矩 ,以減小驅動裝置的負荷 。 則彈簧爪截面上的剪應力為 [τ ]30MPa, τ Q/A [τ ] 故彈性爪滿足強度要求 [4]。當彈性手工作時 ,由于夾緊過程具有彈性 ,就可以避免易損零件被抓傷 ,變形和破損。所以該液壓缸能夠滿足要求。 表 33 負載與工作壓力 負載 F/N 5000 5000~10000 10000~20200 20200~30000 30000~50000 50000 工作壓力 p/MPa ~1 ~2 ~3 3~4 4~5 5~7 取 。 由已知條件有 ,這里取 ,由《機械設計師手冊》表 128,可查得 ,。 所以 ,取 。 表 32 冶金設備標準液壓油技術規(guī)格 缸徑 (mm) 速度比 活塞桿直徑 (mm) 油口直徑 通徑 (mm) 聯(lián)接螺紋 40 22 10 2 28 夾緊力校驗 (1)零件的計算 (31) (2)緊力的計算 要夾持住零件必須滿足條件 : 。課題所設計的手爪如圖 34 所示。連桿杠桿式夾持器采用四連桿機構傳遞撐緊力 ,即當液壓缸 1 工作時 ,推動推桿 2 向上運動 ,使兩鉗爪 3 向內收攏 ,從而帶動彈性爪 4 夾緊工件。 (5)根據(jù)應用條件考慮通用性。 (3)應能保證工件在末端執(zhí)行機構內準確定位。 (2)末端執(zhí)行機構應有一定的開閉范圍。手部抓持工件的迅速、準確和牢靠程度都將直接影響到工業(yè)機械手的工作性能 ,它是工業(yè)機械手的關鍵部件之一。 圖 33 工業(yè)機器人運動過程 表 31 工業(yè)機器人運動過程流程表 機器人開機 ,處于 A 位 工步一 手臂上升 工步二 ,工步七 ,工步十三 旋轉至 B 位 工步三 手臂伸出 工步四 , 工步十 手臂下降 工步五 ,工步十一 夾緊工件 工步六 手臂收縮 工步八 ,工步十四 旋轉至 A 位 工步九 放松工件 工步十二 實現(xiàn)運動過程中的各工步是由工業(yè) 機器人的控制系統(tǒng)和各種檢測原件來實現(xiàn)的 ,這里尤其要強調的是機器人對工件的定位夾緊的準確性 ,這是本設計成敗之關鍵所在 [3]。 機器人的運動過程分析 工業(yè)機器人的運動過程是先從手臂上升到機體旋轉 至 B 點接著執(zhí)行手臂收縮到機體旋轉至 A 點 ,然后執(zhí)行手臂伸出到手爪夾緊 ,最后執(zhí)行手臂的收縮到機體旋轉至 B 點的一個循環(huán)過程。 圖 32 工作空間圖 圓柱坐標型為本設計所采用方案 ,這種運動形式是通過一個轉動 ,兩個移動 ,共三個自由度組成的運動系統(tǒng) (代號 RPP),工作空間圖形為圓柱形。 本設計的工業(yè)機器人具有四轉動副和移動副兩種運動副 ,具有手臂伸降 ,旋轉 ,前后往復三自由度。如圖 21 所示 ,為工業(yè)機器人機構的簡圖。如圖 24 所示為機械手的工作流程圖。 , 伺服電機驅動 單片機控制 大臂機構 伸縮運動 ,升降范圍 300mm, 伺服電機驅動 單片機控制 手臂機構 伸縮運動 ,伸縮范圍 100mm, 伺服電機驅動 單片機控制 末端執(zhí)行器 液壓缸驅動 單片機控制 控制系統(tǒng)的設計分析 本課題采用單片機對機械手進行控制 ,初定 8051 系列 ,根據(jù)機械手的工作流程編制出單片機程序。機械手有關的技術參數(shù)見其表 21。編程方式和存儲容量?；剞D速度最大為180o/s,一般 50o/s。它與抓取重量、定位精度等參數(shù)密切有關 ,互相影響。 (5)運動速度 : 是反映機器人性能的重要參數(shù)。 (4)運動行程范圍 : 指執(zhí)行機構直線移動距離或回轉角度的范圍 ,即各運動自由度的運動量。 (2)抓取工件的極限尺寸 : 抓取工件的極限尺寸是用來表明機器人抓取功能的 技術參數(shù) ,它是設計手部的基礎。主要技術參數(shù)有如下 : (1)抓取重量 : 抓取重量是用來表明機器人負荷能力的技術參數(shù) ,這是一項主要參數(shù)。由圖 23 顯示機械手外形輪廓。利用兩臺伺服電機驅動滾珠絲杠旋轉 ,從而使與滾珠絲杠螺母副固連在一起的手臂實現(xiàn)上下及其前后運動 。本次設計就是在這一思維下展開的。 (最大速度 : 90 度每秒 ) (7)手臂運動參數(shù) 伸縮行程 : 100mm 伸縮速度 : 100mm/s 升降行程 :300mm 升降速度 : 100mm/s (8)機械手 (重復 ) 定位精度 :1mm 零件尺寸 :直徑為 30mm,高為 45mm 零件材料 : 鐵質 總體方案擬定 在工業(yè)機器人的諸多功能中 ,抓取和移動是最主要的功能。 (1)機械手最大抓重 : 1kg (2)工件尺寸 :直徑約 2~3cm (3)自由度數(shù) : 3 個自由度 (4)座標型式 : 圓柱座標 (5)手指開合角度 : 60176。 由圖 22 表示機械手控制各部分關系。 控制系統(tǒng) :通過對驅動系統(tǒng)的控制 ,使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進行工作 ,當發(fā)生錯誤或故障時發(fā)出報警信號。 驅動系統(tǒng) :為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動力 ,并驅動其動力的裝置。 (3)臂部 :是支承腕部的部件 ,作用是承受工件的負荷 ,并把它傳遞到預定的位置。 (1)手部 :又稱手爪或抓取機構 ,它直接抓取工件或夾具。 2 工業(yè)機器人的總體設計 工業(yè)機器人的組 成及各部分關系概述 圖 21 工業(yè)機器人的組成圖 它主要由機械系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、控制檢測系統(tǒng)及智能系統(tǒng)組成。而隨著機械臂的開發(fā)研制 ,科學家希望能幫助截癱人士進行更多的活動。猴子不僅很快就適應了機械臂 ,并且成功地運用意念來操縱機械臂來吃東西。這一技術還能自動糾正機械臂沒有做 到位的動作。 科學家說 ,這種機械臂由完整的可活動的肩肘和一個模仿人手的敏感抓爪組成。這種機械臂通過大腦意念來控制。 Shirogauchi 領導的團體目前正在努力減少裝置的重量 ,同時 ,重量減輕也可以讓操作者更安全。 目前 ,這個機器人裝置的唯一缺點是太重 ,它重約 200 公斤 ,如果沒有支撐的話是很難讓它運行起來。”當機器人執(zhí)行完任務后 ,手臂作為公共平臺 ,將有大量零件需要更換 ,安裝零件將是一件十分方便的工作。他們的目標是用鋁合金知道出機器人 ,并計劃在 2020 年前投入實際使用。機器人由作用力直接反饋的 18 個電磁電機驅動 ,操作者可以控制機器人手臂的移動 ,包括作出一些細微動作。 據(jù)國外媒體報道 ,日本工程師日前創(chuàng)造出了一個能與操作人員相連接的外骨骼機械手臂 ,操作人員利用它 ,可以輕易的舉起 90 公斤的東西。更主要的是能夠培養(yǎng) 學生對科學知識的嚴謹和實事求是的態(tài)度。能夠培養(yǎng)學生的責任感 ,對待工作能認真負責。通過本課題讓我了解了機械手代替了人工的繁雜勞動 ,并且操作精度高 ,提高了產品質量和生產效率。在控制器的作用下 ,它執(zhí)行將工件從一條流水線抓取并運送到另一條流水線這一簡單的動作。本設計選用三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人 ,其工作方向為兩個直線方向和一個旋轉方向 ,其中兩個直線方向是通過滾珠絲杠來實現(xiàn)小臂與大臂的伸縮 ,升降。運動機構的功能是使手 部完成各種轉動、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作 ,并改變被抓持物件的位置和姿勢。全自動機械手能模仿人手和手臂的某些動作功能 ,用以按固定程序抓取 ,搬運物體或操作工具的自動操作裝置 ,機械手主要由手部和運動機構組成。機械手 基于單片機控制的三自由度機械手設計 設計 摘 要 在工業(yè)上 ,自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應用 ,如工業(yè)自動化機床控制、計算機系